RU2654309C2 - Method for cooling of hydrocarbon- rich fraction - Google Patents
Method for cooling of hydrocarbon- rich fraction Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654309C2 RU2654309C2 RU2015120287A RU2015120287A RU2654309C2 RU 2654309 C2 RU2654309 C2 RU 2654309C2 RU 2015120287 A RU2015120287 A RU 2015120287A RU 2015120287 A RU2015120287 A RU 2015120287A RU 2654309 C2 RU2654309 C2 RU 2654309C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- refrigerant
- nitrogen
- fraction
- rich
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 91
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 76
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 73
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 27
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 14
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 14
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 6
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 5
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
- F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/08—Sealings
- F04D29/10—Shaft sealings
- F04D29/12—Shaft sealings using sealing-rings
- F04D29/122—Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/124—Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for elastic fluid pumps with special means for adducting cooling or sealing fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
- F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/5826—Cooling at least part of the working fluid in a heat exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
- F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0212—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow MCR cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
- F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
- F25J1/0249—Controlling refrigerant inventory, i.e. composition or quantity
- F25J1/025—Details related to the refrigerant production or treatment, e.g. make-up supply from feed gas itself
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
- F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
- F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
- F25J2220/62—Separating low boiling components, e.g. He, H2, N2, Air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
- F25J2245/90—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being boil-off gas from storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу для охлаждения богатой углеводородами фракции, в частности природного газа, причемThe invention relates to a method for cooling a hydrocarbon-rich fraction, in particular natural gas, wherein
- богатую углеводородами фракцию охлаждают относительно по меньшей мере одного контура циркуляции хладагента,a hydrocarbon-rich fraction is cooled relative to at least one refrigerant circuit,
- хладагент содержит по меньшей мере азот и/или двуокись углерода, и/или метан, и/или С2+-углеводороды,- the refrigerant contains at least nitrogen and / or carbon dioxide and / or methane and / or FROM2+hydrocarbons
- сжатие хладагента осуществляют посредством по меньшей мере одного турбокомпрессора, содержащего одно или несколько контактных уплотнительных колец на газовой смазке,- compression of the refrigerant is carried out by means of at least one turbocharger containing one or more contact sealing rings on gas lubricant,
- и на турбокомпрессор подают в качестве первичного затворного газа частичный поток хладагента, и/или наружный газ, или газовую смесь, содержащую по существу азот и/или метан, а в качестве вторичного затворного газа азот.and a partial flow of refrigerant and / or an external gas or gas mixture containing essentially nitrogen and / or methane, and nitrogen as a secondary gate gas, are supplied to the turbocharger as a primary gate gas.
Типовые способы для охлаждения богатой водородом фракции находят применение, в частности, в сжижении природного газа. Для процесса сжижения требуется холод, который обычно поставляют один или несколько контуров циркуляции хладагента. При этом особое значение имеют замкнутые и работающие от турбокомпрессоров контуры циркуляции хладагента. В качестве хладагентов в замкнутых контурах используются частично чистые вещества, однако большей частью смеси с использованием ассортимента компонентов, таких как азот, метан, а также С2Н4, С2Н6, С3Н6, i/n-C4H10 и i/n-C5H12 и т.д. в различных пропорциях. Под термином «С2+-углеводороды» в предлагаемом случае следует понимать вышеназванные компоненты С2Н4, С2Н6, С3Н6, i/n-C4H10 и i/n-C5H12 и т.д.Typical methods for cooling a hydrogen-rich fraction find application, in particular, in the liquefaction of natural gas. The liquefaction process requires cold, which is usually supplied by one or more refrigerant circuits. At the same time, closed circuits of refrigerant circuits operating from turbochargers are of particular importance. Partially pure substances are used as refrigerants in closed circuits, but for the most part mixtures using an assortment of components such as nitrogen, methane, as well as C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 6 , i / nC 4 H 10 and i / nC 5 H 12 etc. in various proportions. The term "C 2+ hydrocarbons" in the proposed case should be understood as the above components C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 6 , i / nC 4 H 10 and i / nC 5 H 12 , etc.
Для стационарной рабочей установки постоянно сохраняется инвентарь контура циркуляции хладагента в отношении расхода и молярного состава. Однако вынужденно случаются утечки в контуре циркуляции хладагента или дополнительное внесение газовых или компонентных потоков в контур циркуляции хладагента. Виновниками этого являются по существу уплотнения вала турбокомпрессора, предусмотренного для сжатия хладагента, а также подаваемый для них затворный газ.For a stationary workstation, the inventory of the refrigerant circuit is constantly maintained in relation to flow rate and molar composition. However, leaks in the refrigerant circuit are forced to occur or additional gas or component flows are introduced into the refrigerant circuit. The culprits of this are essentially the shaft seals of the turbocharger provided for compressing the refrigerant, as well as the feed gas supplied to them.
Это загрязнение и/или утечки хладагента должны компенсироваться. В то время как наличие азота внутри сжижающей установки, а также поставка метана из сжижаемого природного газа обычно гарантируются, то постоянная компенсация потерь С2+-углеводородов связана с высокими затратами по монтажу оборудования, высокими производственными издержками и возможными проблемами в плане логистики.This contamination and / or refrigerant leakage must be compensated. While the presence of nitrogen inside the liquefaction plant, as well as the supply of methane from liquefied natural gas, are usually guaranteed, the constant compensation for the loss of C 2+ hydrocarbons is associated with high costs for the installation of equipment, high production costs and possible logistics problems.
Следовательно, необходимо обратить внимание на то, чтобы при выборе уплотнения вала турбокомпрессоров, а также дизайна, относящихся к уплотнению периферии, обеспечить наилучшим образом защиту инвентаря хладагентов контура охлаждения. С этой целью в настоящее время используются преимущественно в различных конструктивных формах контактные уплотнительные кольца на газовой смазке. Они наполняются хладагентом, циркулирующим в соответствующем контуре охлаждения как первичный затворный газ, чтобы избежать загрязнения со стороны технологического процесса. Как вторичный затворный газ, по соображениям функциональной безопасности постоянно используется азот, так что первичный отвод газового уплотнения составляет смесь из хладагента и азота. Эта смесь отводится, как правило, для сжигания в факеле, так что составляет потерю хладагентов.Therefore, it is necessary to pay attention to the fact that when choosing the shaft seal of turbochargers, as well as the design related to the periphery seal, in the best way protect the inventory of refrigerants of the cooling circuit. To this end, gas-lubricated contact O-rings are currently used mainly in various structural forms. They are filled with refrigerant circulating in the corresponding cooling circuit as primary gate gas to avoid contamination from the process. As a secondary gate gas, for reasons of functional safety, nitrogen is constantly used, so that the primary outlet of the gas seal is a mixture of refrigerant and nitrogen. This mixture is diverted, usually for flaring, so that constitutes a loss of refrigerants.
В принципе, для первичной подачи затворного газа может быть привлечен также наружный затворный газ, однако в этом случае даже при надлежащем выборе способа сжатия постоянно случается внесение чужеродных компонентов в контур циркуляции хладагента и, следовательно, загрязнение хладагента. Поскольку при известных условиях загрязнение приводит к потере более значительных объемов инвентаря, то обычно предпочитают осуществлять затворение посредством хладагента и идут на сниженные за счет надлежащего регулирования потери при сжатии, в частности, сравнительно ценных С2+-углеводородов или компонентов.In principle, for the primary supply of the gate gas, external gate gas can also be used, however, in this case, even with the proper choice of the compression method, the introduction of foreign components into the refrigerant circuit and, consequently, contamination of the refrigerant, constantly occurs. Since, under certain conditions, pollution leads to the loss of more significant volumes of inventory, it is usually preferred to mix with the refrigerant and reduce compression losses, in particular, of relatively valuable C 2+ hydrocarbons or components, reduced by proper regulation.
Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы предложить типовой способ охлаждения богатой углеводородами фракции, который устраняет вышеназванные недостатки.The objective of the invention is to provide a typical method of cooling a hydrocarbon-rich fraction, which eliminates the above disadvantages.
Для решения этой задачи предлагается способ охлаждения богатой углеводородами фракции, который отличается тем, что из контура циркуляции хладагента по меньшей мере время от времени отбирают по меньшей мере один богатый азотом поток.To solve this problem, a method for cooling a hydrocarbon-rich fraction is proposed, which is characterized in that at least one nitrogen-rich stream is taken from the refrigerant circuit at least from time to time.
При этом богатый азотом поток отбирают предпочтительно на холодном конце контура циркуляции хладагента. Отбор богатого азотом потока осуществляют, в частности, в тот момент, когда в циркулирующем в контуре охлаждения хладагенте содержание азота и/или метана превышает заданное пороговое значение.In this case, the nitrogen-rich stream is taken preferably at the cold end of the refrigerant circuit. The selection of a nitrogen-rich stream is carried out, in particular, at the moment when the content of nitrogen and / or methane in the refrigerant circulating in the cooling circuit exceeds a predetermined threshold value.
Применение способа согласно изобретению позволяет предотвратить обогащение контура циркуляции хладагента азотом и/или метаном. Желательная пропорция между этими компонентами и С2+-углеводородами остается по существу неизменной. Поэтому для регулирования состава хладагента достаточно, если отслеживается лишь содержание этих двух компонентов в желательном объеме или объемах.The use of the method according to the invention prevents the enrichment of the refrigerant circuit with nitrogen and / or methane. The desired proportion between these components and C 2+ hydrocarbons remains essentially unchanged. Therefore, it is sufficient to control the composition of the refrigerant if only the content of these two components in the desired volume or volumes is monitored.
Предпочтительным образом отобранный богатый азотом поток содержит долю С2+-углеводородов менее 2 мол.%, предпочтительно менее 0,5 мол.%.Preferably, the selected nitrogen-rich stream contains a proportion of C 2+ hydrocarbons of less than 2 mol%, preferably less than 0.5 mol%.
В сравнении с относящимся к уровню техники способам способ согласно изобретению для охлаждение богатой углеводородами фракции делает возможным сокращение потерь С2+-углеводородов или С2+-компонентов хладагента примерно на 99%. Из этого следуют существенное сокращение производственных издержек за счет минимизации затрат на закупку и транспортировку С2+-углеводородов, а также сокращение расходов по монтажу оборудования для введения в оборот этих компонентов контура циркуляции хладагента. Кроме того, могут быть снижены нежелательные выбросы, так как углеводороды не отводятся для сжигания в факеле.Compared to the methods of the prior art, the method according to the invention for cooling a hydrocarbon-rich fraction makes it possible to reduce the loss of C 2+ hydrocarbons or C 2+ components of the refrigerant by about 99%. This leads to a significant reduction in production costs by minimizing the costs of the purchase and transportation of C 2+ hydrocarbons, as well as reducing the cost of installing equipment to bring these components into circulation. In addition, unwanted emissions can be reduced since hydrocarbons are not diverted for flaring.
Другое предпочтительное выполнение способа согласно изобретению для охлаждения богатой углеводородами фракции отличается тем, что в процессе сжижения богатой углеводородами фракции, подачи ее по меньшей мере в один расходный резервуар и отгонки из него выкипающей газовой фракции отобранный богатый азотом поток по меньшей мере частично смешивается с выкипающей газовой фракцией и/или сжигается в факеле. Под термином «выкипающая газовая фракция» здесь следует понимать испаряющийся за счет подачи тепла в расходный резервуар жидкий природный газ (ЖПГ) и отходящий во время введения ЖПГ в расходный резервуар вытесняющий газ.Another preferred embodiment of the method according to the invention for cooling a hydrocarbon-rich fraction is characterized in that in the process of liquefying the hydrocarbon-rich fraction, feeding it to at least one supply tank and distilling the boiling gas fraction from it, the selected nitrogen-rich stream is mixed at least partially with the boiling gas fraction and / or flared. The term “boiling gas fraction” here means liquid natural gas (LPG) that evaporates due to the supply of heat to the feed tank and displaces the gas discharged during the introduction of the LPG into the feed tank.
При одно- или многоступенчатом сжатии циркулирующего в контуре охлаждения хладагента, особенно предпочтительно если полученная отгонкой из турбокомпрессора посредством первичного отвода газового уплотнения смесь затворного газа подается со стороны всасывания на компрессор или на первую ступень сжатия посредством повышения давления затворного газа.In one- or multi-stage compression of the refrigerant circulating in the cooling circuit, it is particularly preferable if the gate gas mixture obtained by distillation from the turbocompressor through the primary exhaust gas seal is fed from the suction side to the compressor or to the first compression stage by increasing the gate gas pressure.
Если на турбокомпрессор в качестве первичного затворного газа подается наружный газ или газовая смесь, содержащая по существу азот и/или метан, этот газ/газовая смесь предпочтительным образом изготовлен/а из отходящей в рамках технологического процесса охлаждения и/или уже имеющейся фракции. Для этого может быть привлечен, например, частичный поток сжатой выкипающей газовой фракции и/или частичный поток азота, участвующего в технологическом процессе.If an external gas or a gas mixture containing essentially nitrogen and / or methane is supplied to the turbocharger as a primary gate gas, this gas / gas mixture is preferably made from a waste effluent from the cooling process and / or an existing fraction. For this, for example, a partial stream of compressed boiling gas fraction and / or a partial stream of nitrogen involved in the process can be involved.
Ниже способ согласно изобретению для охлаждения богатой углеводородами фракции детально поясняется на основе представленного на фиг. 1 примера осуществления, который показывает процесс сжижения природного газа.Below, the method according to the invention for cooling a hydrocarbon-rich fraction is explained in detail on the basis of FIG. 1 of an embodiment that shows a process for liquefying natural gas.
По трубопроводу 1 охлаждаемый и сжижаемый природный газ подается на теплообменник Е, в котором он посредством хладагента контура циркуляции хладагента, о котором в дальнейшем речь пойдет более детально, охлаждается и сжижается. После завершения сжижения и, возможно, переохлаждения сжиженный природный газ (СПГ) по трубопроводу 2 подается в расходный резервуар S. Отбор сжиженного природного газа из расходного резервуара S осуществляется по трубопроводу 3. Отходящая внутри расходного резервуара S выкипающая газовая фракция отгоняется по трубопроводу 4, нагревается предпочтительно в теплообменнике Е охлаждаемым природным газом 1 и затем по трубопроводу 5 – при необходимости, после предшествующего сжатия компрессором С2 выкипающей газовой фракции - отводится по трубопроводу 22 как так называемая фракция топливного газа. Частичный поток этой фракции по трубопроводным участкам 23 и 18 может подаваться как первичный затворный газ в описанный в дальнейшем турбокомпрессор С1.Through pipeline 1, the cooled and liquefied natural gas is supplied to a heat exchanger E, in which it is cooled and liquefied by the refrigerant of the refrigerant circuit, which will be discussed in more detail below. After the completion of liquefaction and, possibly, supercooling, liquefied natural gas (LNG) is transported through
Циркулирующий внутри контура охлаждения хладагент содержит, например, компоненты, такие как азот, метан и С2+-углеводороды. Сжатие этого хладагента происходит в выполненном одно- или многоступенчатом, содержащем контактные уплотнительные кольца на газовой смазке турбокомпрессоре С1. Сжатый на желательное контурное давление хладагент по трубопроводу 10 подается на теплообменник Е и охлаждается в нем за счет самого себя. По трубопроводу 11 охлажденный хладагент отгоняют из теплообменника Е и он расширяется с отдачей холода в расширительном клапане а.The refrigerant circulating inside the cooling circuit contains, for example, components such as nitrogen, methane and C 2+ hydrocarbons. The compression of this refrigerant occurs in a single or multi-stage, containing contact sealing rings on gas lubricated turbocharger C1. Compressed to the desired circuit pressure, the refrigerant is piped 10 to the heat exchanger E and cooled in it by itself. Through the
Затем расширившийся хладагент по трубопроводу 12 подается на сепаратор D1 и в нем разделяется на жидкую, богатую С2+-углеводородами фракцию 13 и газообразную фракцию 14, содержащую по существу исключительно азот и метан. Обе вышеназванные фракции вновь соединяются непосредственно перед теплообменником Е и направляются теплообменником Е противотоком к охлаждающему потоку природного газа 1, а также охлаждающему потоку хладагента 10. Затем нагретый при этом хладагент по трубопроводу 15 подается в подключенный впереди турбокомпрессора С1 резервуар D2. Последний служит для отделения содержащихся, возможно, в нагретом потоке хладагента 15 жидких компонентов; отходящая в резервуаре D2 газовая фракция подается по трубопроводу 16 на турбокомпрессор С1.The expanded refrigerant is then piped through 12 to a separator D1 and separated therein into a liquid, C 2+ hydrocarbon
Как альтернатива вышеописанному применению способа хладагент на холодном конце контура циркуляции хладагента расширяется в две ступени. На первой ступени расширения в клапане а расширенный хладагент разделяется, как описано, в сепараторе D1 на жидкую, богатую С2+-углеводородами фракцию 13 и газообразную фракцию 14, содержащую по существу исключительно азот и метан, при этом жидкая, богатая С2+-углеводородами фракция 13 расширяется затем в обозначенном штриховкой клапане а’ на давление испарения хладагента. Это применение способа имеет преимущество в сравнении с описанным прежде применением в том, что отделяемые, низкокипящие компоненты обогащаются при первом расширении в газовой фазе. Это позволяет более селективное осуществление процесса.As an alternative to the above application of the method, the refrigerant at the cold end of the refrigerant circuit is expanded in two stages. In the first stage of expansion in valve a, the expanded refrigerant is separated, as described, in the separator D1 into a liquid, C 2+ -carbon-
На турбокомпрессор С1 в качестве первичного затворного газа подается частичный поток циркулирующего в контуре охлаждения хладагента, и/или наружный газ, или газовая смесь, которая представляет собой по существу азот и/или метан. Эта подача частичного потока хладагента осуществляется по трубопроводу 17, в котором расположен регулировочный клапан с. Наружный газ или газовая смесь может подаваться как первичный затворный газ на турбокомпрессор С1 по трубопроводу 18, в котором также расположен регулировочный клапан d. Кроме того, на турбокомпрессор С подается как вторичный затворный газ азот или богатая азотом фракция. Для наглядности на фиг. 1 это не показано.A partial flow of refrigerant circulating in the cooling circuit and / or an external gas or gas mixture, which is essentially nitrogen and / or methane, is supplied to the turbocharger C1 as a primary gate gas. This partial flow of refrigerant is supplied via
Если в рамках контура циркуляции хладагента это приводит к обогащению компонентов азота и/или метана, то они могут отбираться из контура циркуляции хладагента по трубопроводу 21, в котором расположен регулировочный клапан b. Предусмотренный вышеописанный сепаратор D1 обеспечивает, что отобранный по трубопроводу 21 из контура циркуляции хладагента богатый азотом поток 21 практически не содержит С2+-углеводородов. Потому их потери в рамках контура циркуляции хладагента могут не приниматься в расчет.If this leads to the enrichment of nitrogen and / or methane components within the refrigerant circuit, they can be taken from the refrigerant circuit through
Как показано на фиг. 1, при определенных обстоятельствах может быть целесообразным подмешивать богатый азотом поток 21 к отобранной из расходного резервуара S выкипающей газовой фракции 4 и нагревать вместе с ней. Альтернативно или дополнительно богатый азотом поток 21 также может сжигаться в факеле.As shown in FIG. 1, under certain circumstances, it may be appropriate to mix the nitrogen-
Предпочтительно отбор богатого азотом потока 21 осуществляется на холодном конце контура циркуляции хладагента. Однако в виде альтернативы, допустимы также другие места отбора. Кроме того, отбор богатого азотом потока 21 может производиться непрерывно или периодически. Отбор богатого азотом потока 21 осуществляют, в частности, если в циркулирующем хладагенте контура охлаждения содержание азота и/или метана превысило заданное пороговое значение. С этой целью необходимо проверять состав хладагента.Preferably, the nitrogen-
Кроме того, полученная отгонкой из турбокомпрессора С1 через его первичный отвод газового уплотнения затворная газовая смесь может вновь подаваться на компрессор или, в случае многоступенчатого сжатия, на ступень сжатия с всасывающей стороны, предпочтительно через вышеописанный резервуар D2, что на фиг. 1 представлено посредством трубопровода 20. Вышеописанная обратная подача полученной отгонкой через первичный отвод затворной газовой смеси перед турбокомпрессором С1 или его первой ступенью сжатия может производиться непосредственно повышением первичного давления затворного газа без использования дополнительных технических средств. Вышеописанная обратная подача полученной отгонкой через первичный отвод затворной газовой смеси перед турбокомпрессором С1 или его первой ступенью сжатия может быть осуществлена также с использование эжектора или другого компрессора. При этом как вытесняющий поток для эжектора может быть использован хладагент со стороны давления турбокомпрессора С1.In addition, the gate gas mixture obtained by distillation from the turbocharger C1 through its primary outlet of the gas seal can again be supplied to the compressor or, in the case of multi-stage compression, to the compression stage on the suction side, preferably through the above-described reservoir D2, as in FIG. 1 is represented by
Особо следует отметить, что применение способа согласно изобретению может быть реализовано или целесообразно не только в комбинации с показанным на фиг. 1 контуром циркуляции хладагента. Более того, сущность изобретения может быть реализована в комбинации с любым известным контуром циркуляции хладагента или комбинациями нескольких контуров циркуляции хладагента независимо от того, циркулируют ли в них чистые газы или смеси.It should be especially noted that the application of the method according to the invention can be implemented or is advisable not only in combination with that shown in FIG. 1 refrigerant circuit. Moreover, the essence of the invention can be implemented in combination with any known refrigerant circuit or combinations of several refrigerant circuits, regardless of whether pure gases or mixtures circulate in them.
Claims (17)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102012021637.8A DE102012021637A1 (en) | 2012-11-02 | 2012-11-02 | Process for cooling a hydrocarbon-rich fraction |
| DE102012021637.8 | 2012-11-02 | ||
| PCT/EP2013/003259 WO2014067652A2 (en) | 2012-11-02 | 2013-10-29 | Method for cooling a hydrocarbon-rich fraction |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015120287A RU2015120287A (en) | 2016-12-27 |
| RU2654309C2 true RU2654309C2 (en) | 2018-05-17 |
Family
ID=49513899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015120287A RU2654309C2 (en) | 2012-11-02 | 2013-10-29 | Method for cooling of hydrocarbon- rich fraction |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150253068A1 (en) |
| CN (1) | CN105143800B (en) |
| AU (1) | AU2013339779B2 (en) |
| BR (1) | BR112015009199A2 (en) |
| CA (1) | CA2887205C (en) |
| DE (1) | DE102012021637A1 (en) |
| MY (1) | MY173231A (en) |
| NO (1) | NO20150685A1 (en) |
| RU (1) | RU2654309C2 (en) |
| WO (1) | WO2014067652A2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2711374C2 (en) * | 2018-10-22 | 2020-01-16 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Natural gas liquefaction method and installation |
| RU2711888C2 (en) * | 2018-10-22 | 2020-01-23 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Method of liquefying a gaseous evaporation stream occurring in a liquefied natural gas stream storage system |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3339605A1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-06-27 | Linde Aktiengesellschaft | Method for compressing a gas mixture comprising neon |
| GB2563021A (en) * | 2017-05-30 | 2018-12-05 | Linde Ag | Refrigeration circuit system and method of maintaining a gas seal of a compressor system |
| FR3108167B1 (en) * | 2020-03-11 | 2022-02-11 | Gaztransport Et Technigaz | System for processing natural gas from a tank of a floating structure configured to supply natural gas as fuel to a natural gas-consuming device |
| FR3140938B1 (en) * | 2022-10-17 | 2024-11-01 | Air Liquide | Gas recovery process and apparatus for compressor |
| FR3153543A1 (en) * | 2023-09-29 | 2025-04-04 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method and apparatus for separating a gas comprising CO2, nitrogen and at least one toxic and/or flammable compound |
| US20260036203A1 (en) * | 2024-07-31 | 2026-02-05 | John Crane Uk Limited | Seal system |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5791160A (en) * | 1997-07-24 | 1998-08-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method and apparatus for regulatory control of production and temperature in a mixed refrigerant liquefied natural gas facility |
| WO2004068049A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-12 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Process of liquefying a gaseous, methhane-rich feed to obtain liquefied natural gas |
| RU2272228C1 (en) * | 2005-03-30 | 2006-03-20 | Анатолий Васильевич Наумейко | Universal gas separation and liquefaction method (variants) and device |
| WO2010102940A1 (en) * | 2009-03-10 | 2010-09-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Shaft seal for a turbomachine |
| US20100293996A1 (en) * | 2007-11-16 | 2010-11-25 | Michiel Gijsbert Van Aken | Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream and floating vessel or offshore platform comprising the same |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4311004A (en) * | 1979-10-26 | 1982-01-19 | Rotoflow Corporation | Gas compression system and method |
| US5651270A (en) * | 1996-07-17 | 1997-07-29 | Phillips Petroleum Company | Core-in-shell heat exchangers for multistage compressors |
| US6394764B1 (en) * | 2000-03-30 | 2002-05-28 | Dresser-Rand Company | Gas compression system and method utilizing gas seal control |
| DE102005000634A1 (en) * | 2005-01-03 | 2006-07-13 | Linde Ag | Process for separating a C2 + -rich fraction from LNG |
| US9377239B2 (en) * | 2007-11-15 | 2016-06-28 | Conocophillips Company | Dual-refluxed heavies removal column in an LNG facility |
| US8534094B2 (en) * | 2008-04-09 | 2013-09-17 | Shell Oil Company | Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream |
| DE102009008230A1 (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-12 | Linde Ag | Process for liquefying a hydrocarbon-rich stream |
| FR2965608B1 (en) * | 2010-09-30 | 2014-10-17 | IFP Energies Nouvelles | METHOD FOR LIQUEFACTING A NATURAL GAS WITH CONTINUOUS CHANGE OF THE COMPOSITION OF AT LEAST ONE REFRIGERANT MIXTURE |
| JP5231611B2 (en) * | 2010-10-22 | 2013-07-10 | 株式会社神戸製鋼所 | Compressor |
-
2012
- 2012-11-02 DE DE102012021637.8A patent/DE102012021637A1/en not_active Withdrawn
-
2013
- 2013-10-29 CN CN201380057503.6A patent/CN105143800B/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-10-29 RU RU2015120287A patent/RU2654309C2/en active
- 2013-10-29 WO PCT/EP2013/003259 patent/WO2014067652A2/en not_active Ceased
- 2013-10-29 US US14/437,372 patent/US20150253068A1/en not_active Abandoned
- 2013-10-29 AU AU2013339779A patent/AU2013339779B2/en active Active
- 2013-10-29 CA CA2887205A patent/CA2887205C/en active Active
- 2013-10-29 BR BR112015009199A patent/BR112015009199A2/en active Search and Examination
- 2013-10-29 MY MYPI2015701364A patent/MY173231A/en unknown
-
2015
- 2015-05-28 NO NO20150685A patent/NO20150685A1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5791160A (en) * | 1997-07-24 | 1998-08-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method and apparatus for regulatory control of production and temperature in a mixed refrigerant liquefied natural gas facility |
| WO2004068049A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-12 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Process of liquefying a gaseous, methhane-rich feed to obtain liquefied natural gas |
| RU2272228C1 (en) * | 2005-03-30 | 2006-03-20 | Анатолий Васильевич Наумейко | Universal gas separation and liquefaction method (variants) and device |
| US20100293996A1 (en) * | 2007-11-16 | 2010-11-25 | Michiel Gijsbert Van Aken | Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream and floating vessel or offshore platform comprising the same |
| WO2010102940A1 (en) * | 2009-03-10 | 2010-09-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Shaft seal for a turbomachine |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2711374C2 (en) * | 2018-10-22 | 2020-01-16 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Natural gas liquefaction method and installation |
| RU2711888C2 (en) * | 2018-10-22 | 2020-01-23 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Method of liquefying a gaseous evaporation stream occurring in a liquefied natural gas stream storage system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2013339779A1 (en) | 2015-04-23 |
| CN105143800A (en) | 2015-12-09 |
| CN105143800B (en) | 2017-10-27 |
| BR112015009199A2 (en) | 2017-07-04 |
| CA2887205A1 (en) | 2014-05-08 |
| DE102012021637A1 (en) | 2014-05-08 |
| RU2015120287A (en) | 2016-12-27 |
| CA2887205C (en) | 2021-05-04 |
| WO2014067652A2 (en) | 2014-05-08 |
| AU2013339779B2 (en) | 2017-08-31 |
| WO2014067652A3 (en) | 2015-07-16 |
| MY173231A (en) | 2020-01-07 |
| US20150253068A1 (en) | 2015-09-10 |
| NO20150685A1 (en) | 2015-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2654309C2 (en) | Method for cooling of hydrocarbon- rich fraction | |
| RU2228486C2 (en) | Method of transportation of liquefied natural gas | |
| US5755114A (en) | Use of a turboexpander cycle in liquefied natural gas process | |
| RU2195611C2 (en) | Method for cooling by means of multicomponent cooling agent for liquefying natural gas | |
| RU2607708C2 (en) | Method and apparatus for removing nitrogen from cryogenic hydrocarbon composition | |
| AU2009300946B2 (en) | Method for producing liquid and gaseous nitrogen streams, a helium-rich gaseous stream, and a denitrogened hydrocarbon stream, and associated plant | |
| RU2436024C2 (en) | Procedure and device for treatment of flow of hydrocarbons | |
| BG64011B1 (en) | FLOW PRESSURE FLUID METHODS THROUGH CASCADE COOLING | |
| JP2002508054A (en) | Improved liquefaction of natural gas | |
| RU2622212C2 (en) | Method and device for removing nitrogen from cryogenic hydrocarbon composition | |
| JP2004527716A (en) | Method and apparatus for cooling liquefied gas | |
| EA016330B1 (en) | Method and process plant for liquefaction of gas | |
| CN106536689A (en) | Method and arrangement for producing liquefied methane gas (LMG) from various gas sources | |
| CN105452752A (en) | Integrated cascade process for vaporization and recovery of residual lng in a floating tank application | |
| SK242017A3 (en) | Dual mixed refrigerant system | |
| UA57872C2 (en) | Method of production of conpressed, rich with methane product (versions) | |
| SK262017A3 (en) | Dual mixed refrigerant system | |
| CA3073283C (en) | Refrigerant and nitrogen recovery | |
| CA3031299A1 (en) | Method and apparatus for cooling down a cryogenic heat exchanger | |
| RU2344359C1 (en) | Gas liquefaction method to be used in offshore/inshore areas of arctic seas | |
| JP5615543B2 (en) | Method and apparatus for liquefying hydrocarbon streams | |
| FR3052239A1 (en) | PROCESS FOR THE LIQUEFACTION OF NATURAL GAS AND CARBON DIOXIDE | |
| KR20230034899A (en) | Integrated nitrogen rejection for liquefaction of natural gas | |
| EP3252406B1 (en) | Method for liquefying carbon dioxide from a natural gas stream | |
| EP3060629A1 (en) | Method for fractionating a stream of cracked gas, using an intermediate recirculation current, and related plant |